3D analýza biologických vzorků pomocí elektronové mikroskopie s fokusovaným iontovým svazkem - Petrovský, Jan (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2023)
Porozumění trojrozměrné informaci biologických mikroskopických struktur je jednodušší a intuitivnější než setu dvojrozměrných obrázků. Cílem této diplomové práce je vytvoření 3D modelu bakterie Rubrum rhodospirillum, který umožní pozorování strukturálních změn s ohledem na celý experiment. Pro úspěšné zobrazení buněk je nezbytná fixace jejich ultrastruktury. V našem případě je použita chemická fixace s následným kontrastováním těžkými kovy a zalitím do pryskyřice. Konečnému nasnímání kvalitního datasetu pro vytvoření trojrozměrného modelu předchází optimalizace parametrů nasnímání obrazu. Důraz je kladen především na parametry použitého elektronového a iontového svazku. V práci je srovnáno několik různých nastavení mikroskopu a otestován jejich vliv na výsledný obraz. Následně je pomocí softwaru Auto Slice and View 4 nasnímáno několik datasetů a provedena segmentace celých buněk a polymerních granulí z polyhydroxybutyrátu (PHB) nacházejících se uvnitř buněk. Z takto upravených dat, byl pomocí vybraných rekonstrukčních technik vytvořen 3D model bakterií ve sledovaném objemu.

Understanding the three-dimensional information inside biological microscopic structures is easier and more intuitive than a set of two-dimensional images. The aim of this thesis is to create a 3D model of the bacterium Rubrum rhodospirillum that allows the observation of structural changes with respect to the whole experiment. To successfully image the cells, it is essential to fix their ultrastructures. In our case, chemical fixation followed by heavy metal staining and embedding in resin is used. The final acquisition of a good quality dataset for the creation of the three-dimensional model is preceded by the optimization of the image acquisition parameters. Emphasis is placed on the parameters of the electron and ion beam used. In this work, several different microscope settings are tested and compared and their influence on the final image is examined. Subsequently, several datasets are imaged using the software Auto Slice and View 4 and then whole cells and PHB granules inside these cells are segmented. From this modified data, a 3D model of the bacteria in the studied volume was created using selected reconstruction techniques.
3D analysis of biological samples using focused ion beam electron microscopy
Keywords: Rastrovací elektronový mikroskop s fokusovaným iontovým svazkem (FIB-SEM); tomografie; chemická fixace; vodivé barvení; pryskyřice; Focused ion beam scanning electron microscope (FIB-SEM); tomography; chemical fixation; conductive staining; resin